魚群為什麼喜歡轉圈圈？

01-21

動物世界裡總是放魚群轉圈圈的畫面，看到原本直線遊走的魚群一旦由幾隻領頭魚拐彎整個魚群就開始開啟轉圈模式，這是為什麼呢？

這是一類很有意思的動物集群現象，英文可叫schooling，aggregation，等，分別適用不同的類群或集群特徵。有人對鳥類，海洋魚類，其實主要是一些小型植食性魚類例如沙丁的集群行為做過模型研究，發現這種複雜的集群行為遵循一種比較簡單的規則，比如可以有少數幾條魚為頭魚，其他魚類則一個挨一個的遵循同樣行為規則，即可模擬出一大團魚群旋轉，前進，逃避捕食者等複雜行為。頭魚似乎還可以轉變，這個記不太清了，令我們驚嘆的是這種信息傳遞的迅捷與有效，只能說是進化的結果之一了。至於為何往往為一大團的形狀，大多數認為是這是體積相等時表面積最小的形狀，是躲避外圍捕食的有效手段。同時大規模的集群還可以更有效的利用斑塊狀的食物資源，對這一群體的發育同時性乃至交配等意義大。有人說魚群成一團也可恐嚇迷惑捕食者競爭者，不知依據如何。以上是憑記憶寫的，不知錯漏幾何。

其實不只是轉圈，魚群有時候也會排列出其它特別的隊形前進，這其實都是進化的結果。

小鳥們和小魚們：我優美，我節能！

圖片來自網路

你一定見過小鳥們或小魚們於天穹或水中如流水般成群而過的優美姿態，那是許許多多個體在複雜的氣流或水流中傳宗接代和相互作用的集體行為的最好例子。不僅如此，為了使得群體運作效率最大化，小鳥們和小魚們還會小心翼翼編排出最完美的隊形，一項新的研究結果表明，它們出生自帶兩個不同的「檔」，快檔跟慢檔，靠變速來保存自身能量。

在城市實驗室深處，紐約大學庫朗數學科學研究所的科學家們製作出許許多多機器人，然後把機器人們組成一個群，最大限度模仿自然界中生物們的群體行為狀態，之後，就有了如上的發現。

「在生物群體中，某些驚艷的隊形是奏效的，為什麼呢？因為每個個體自身在飛行或是遊動中會產生一個浪，與此同時，又會受到處於它們上游的小夥伴們所產生的浪的影響。」論文作者，也是這個研究所的副教授小列如是說。

小列

這些機器小魚們自打獲得3D列印而成的翅膀，就撲騰撲騰下水，真真兒地在水槽里遊了起來。小列的團隊說，最牛逼的部分在於，這些小魚們的翅膀可是會按照既定的軌道轉圈圈哦，這樣的話，每隻機器魚的遊動將會受到它前面一隻機器魚游過所產生的浪的影響。通過每隻機器魚的轉圈圈，這些小翅膀們的行為又會反作用於群體，就像自然界中的生物一樣，它們也會排列出長長的隊形。

這是列夫製作的可以像水母一樣遊動的小翅膀

慢檔用來巡航，快檔用於快速逃脫

研究人員發現，一隻小魚的時候，它只會以一種速度遊動，而當它與許許多多小魚在一起的時候，又會游出兩種不同速度。

當掛慢檔的時候，每隻小魚會在水中游經同一路線，受周遭小夥伴的影響，跟著大隊悠哉悠哉一齊前進。而當掛快檔的時候，小魚們將啟動快游模式，撲扇翅膀反擊別魚，破除別魚產生的浪給它帶來的影響。

團隊之後又在電腦中建立模擬模型，試圖更深入獲知這些不同速度。他們發表在《自然社區》上的結果顯示，相對緩慢的運動速度會節省能量，這對於生物群體的巡航或者遷徙有大大的好處。而飛快的運動速度雖然耗能，卻是生物遇上死對頭能成功逃脫至關重要的因素。

這項研究發現同樣適用於鳥群的空氣動力學，因為氣體的流動和水的流動對仿生生物的翅膀的作用是一樣兒一樣兒的。這項研究結果還可以運用到船隻和飛機外形的設計中去，從而更有效地利用水能和空氣能。

How birds and fish use "beautiful physics" to save energy

轉圈圈在生物學中屬於Schooling集群現象的一種，個人推測答主可能是想問集群的原因。目前學界對此主要有兩個theory。第一種是visibility overlap，也就是視覺上的影響。對一個魚來說，相比落單，predator在魚群中發現自己的概率較低。第二種是選擇困難，捕食者比較喜歡優先攻擊較為特別的魚，魚群在一起appearance都差不多，所以會使捕食者產生感官上的困擾，降低自己被捕食的概率。